JP2001192765A

JP2001192765A - 浸炭および浸炭窒化用鋼

Info

Publication number: JP2001192765A
Application number: JP2000193780A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Fukuzumi; 達夫福住; Hideo Ueno; 英生上野
Original assignee: Mitsubishi Steel Muroran Inc
Current assignee: Mitsubishi Steel Muroran Inc
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2001-07-17
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: KR100375344B1; KR20010039875A; JP3253293B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】機械部品の小型、軽量化と高応力負荷の要求
のためピッチング疲労強度と共に衝撃強度も同時に改善
する。【解決手段】質量パーセントで、Ｃ＝０．１０〜０．
３０％、Ｓｉ＝０．４０〜１．００％、Ｍｎ＝０．３０
〜１．５０％、ほかに、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍ
ｏ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｎ、Ｏを規成した浸炭および浸炭窒化
用鋼である。又、上記鋼にＶ、Ｔｉ、Ｂのうちから１種
または２種以上を含有したもの、さらに被削性を向上す
る元素で疲労特性を著しく阻害しない元素として、一定
含有量のＰｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｃａのうちから１種
または２種以上含有することもある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高いピッチング疲
労強度と共に高い衝撃強度が要求される歯車やシャフト
類に適用される浸炭および浸炭窒化用鋼に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術としては、曲げ疲労強度を向
上する為に、疲労亀裂の原因となる粒界酸化相を低減す
る目的で、Ｆｅより酸化され易い元素であるＳｉ，Ｍｎ
およびＣｒ等を低減させ、Ｆｅより酸化されにくい元素
であるＮｉ，Ｍｏ等で焼入性、機械的性質を調整する技
術やショットピーニングにより表面圧縮残留応力を付与
し、疲労亀裂の進展を遅らせる技術等がある。さらに
は、曲げ疲労強度が改善されたことによりクロースアッ
プされてきたピッチング疲労強度の改善を目的にＳｉや
Ｖの添加が検討された例が報告されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、自動車や産業機
械類の軽量化およびエンジン高出力化への対応として、
歯車やシャフト類のさらなる小型・軽量化と高応力負荷
化が求求されてきており、ピッチング疲労強度と共に衝
撃強度を向上する必要が生じてきており、従来技術では
これらの両立が困雑であるといった問題点が出てきた。

【０００４】本発明が解決しようとする課題は、上記の
ような問題点を鑑み、鋼の化学成分を調整することだけ
で、ピッチング疲労強度と共に衝撃強度も同時に改善す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する手
段として、Ｓｉ含有量を増量することにより浸炭あるい
は浸炭窒化処理後の鋼の焼戻し硬さを向上すると共に、
ＮｉあるいはＭｏを単独、若しくは複合添加することに
より浸炭層および心部の破壊靭性値を向上することであ
る。そして、具体的には、質量パーセントで、Ｃ＝０．
１０〜０．３０％、Ｓｉ＝０．４０〜１．００％、Ｍｎ
＝０．３０〜１．５０％、Ｐ＝０．０３５％以下、Ｓ＝
０．００５〜０．０５０％、Ｎｉ＝０．００〜１．００
％、Ｃｒ＝０．３０〜１．５０％、Ｃｕ＝０．０１〜
０．５０％、Ｍｏ＝０．００〜１．００％、Ａｌ＝０．
０１０〜０．０３５％、Ｎｂ＝０．００１〜０．０５０
％、Ｎ＝０．００５０〜０．０２００％、Ｏ＝０．００
１５％以下、を含有し、さらに、Ｍｏ＋Ｎｉで示される
パラメーターが０．３０％以上２．００％以下で、残部
Ｆｅ並びに不可避的不純物元素からなることを特徴とす
る浸炭および浸炭窒化用鋼である。また、かかる鋼に、
さらに質量パーセントで、Ｖ＝０．０１〜０．５０％、
Ｔｉ＝０．００５〜０．０５０％、Ｂ＝０．０００５〜
０．００５０％、のうちから１種または２種以上を含有
する浸炭および浸炭窒化用鋼である。さらには、これら
の鋼中に被削性を向上する元素で、かつ、疲労特性を著
しく阻害しない元素として、質量％で、Ｐｂ＝０．０１
〜０．０９％、Ｂｉ＝０．０４〜０．２０％、Ｔｅ＝
０．００２〜０．０５０％、Ｚｒ＝０．０１〜０．２０
％、Ｃａ＝０．０００１〜０．０１００％のうちから１
種または２種以上を含有している浸炭および浸炭窒化処
理用鋼である。

【０００６】本発明者等は、ピッチング疲労強度と衝撃
強度について、鋭意研究を重ねた結果、鋼の化学成分を
調整することによって、浸炭および浸炭窒化用鋼として
想定しうる化学成分の範囲全般においても、それらの強
度を向上する方法を見出した。

【０００７】その化学成分の調整の骨子は、Ｓｉ含有量
の増量による焼戻し硬さの向上とＮｉあるいはＭｏの単
独、若しくは複合添加による浸炭層および心部の破壊靭
性値の向上である。

【０００８】この知見に至るまでには、数多くの実験に
よる検証を積み重ねたが、以下にその一例を示す。これ
までの研究成果により、浸炭歯車のピッチング疲労と衝
撃強度を支配する最も重要な因子は、それぞれ、焼戻し
硬さと浸炭衝撃強度であることがわかっているが、表１
中には、これらの因子を評価する為に使用した発明鋼と
比較鋼の化学成分を示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】ここで、第１発明鋼とは請求項１に該当す
る発明鋼で、第２発明鋼とは請求項２に該当する発明
鋼、そして第３発明鋼とは請求項３に該当する発明鋼で
ある。これらの鋼を高周波真空溶解炉により溶製し、溶
製した鋼魂を１２５０℃に加熱後３０ｍｍφに鍛伸し、
さらに、９２５℃で焼準した。これらの素材から機械加
工により、それぞれ、焼戻し硬さを評価する為に図１に
示す形状の試験片を１本、衝撃強度を評価する為に図２
に示す形状の試験片を３本づつ作製した。これらの試験
片全数を図３に示す条件で浸炭焼入れ−焼戻し処理を実
施した。

【００１１】その後、図１に示す焼戻し硬さ用の試験片
は、さらに、歯車転動中の摩擦熱の発生を想定して、２
５０℃に加熱した電気炉に８時間保持して空冷した。そ
して、空冷後の試験片を長手方向に垂直に切断し、任意
の９０°毎２箇所について、表面から５０μｍの位置ま
での硬さを１０μｍ毎にマイクロビッカース硬さ計で測
定して、それらの平均値を求めた。これらの結果を焼戻
し後の硬さとして前出の表１に示す。一方、図２に示す
浸炭衝撃用試験片は、各鋼種３本共シャルピー衝撃試験
を実施し、シャルピー衝撃値の平均値を求めた。これら
の結果を浸炭衝撃強度として前出の表１に示す。以下
に、これらのデータについて詳述する。

【００１２】図４には、焼戻し硬さとＳｉ含有量の関係
を示す。これより、Ｓｉ含有量が０．４０質量％以上の
範囲では、焼戻し硬さは７００ＨＶ以上であり、それ未
満のＳｉ含有量の鋼よりも焼戻し硬さが高いことがわか
る。これは、従来から指摘されている様に焼戻し軟化抵
抗を高めるＳｉ含有量を増量することにより、歯車転動
中の摩擦熱を想定した焼戻し後も表面硬さが高いレベル
の維持されている為である。図５には、浸炭衝撃強度と
Ｓｉ含有量の関係を示す。先ず、ＮｉとＭｏ含有量の合
計値が０．３０質量％以下では、Ｓｉ含有量が高くなる
につれて、浸炭衝撃強度が低下することがわかる。これ
は、Ｓｉ含有量の増量により浸炭層および心部の破壊靭
性値が低下した為と推定される。一方、ＮｉとＭｏ含有
量の合計値が０．３０質量％未満では、Ｓｉ含有量が高
くなるにつれて、わずかに浸炭衝撃強度が低下するが、
その程度はＮｉとＭｏ含有量の合計値が０．３０質量％
未満の鋼よりも非常に小さいことがわかる。これは、Ｓ
ｉ含有量が増量しても、ＮｉやＭｏの添加により浸炭層
および心部の破壊靭性値が高く維持されている為と推定
される。従って、Ｓｉ含有量が０．４０質量％以上で、
かつ、ＮｉとＭｏ含有量の合計値で示されるＮｉ＋Ｍｏ
のパラメーターが０．３０質量％以上の発明鋼の範囲で
は、焼戻し硬さが高く、かつ、浸炭衝撃強度が高いこと
がわかった。

【００１３】図６には、これらの関係を判り易く説明す
る為に、焼戻し硬さと浸炭衝撃強度の関係を示すが、焼
戻し硬さの向上と浸炭衝撃強度の向上を両立することに
対して、発明鋼は比較鋼より極めて有利であることがわ
かる。

【００１４】以上の研究成果から本発明はなされたが、
次に本発明の化学成分について、その限定理由を説明す
る。尚、歯車用鋼の化学成分は、その使用環境、すなわ
ち、歯車の大きき、負荷強度および浸炭あるいは浸炭窒
化条件等を考慮して、種々の範囲に調整されることが考
えられるが、本発明ではそれらの想定しうる如何なる化
学成分の範囲においても発明の効果が得られることを確
認して、成分請求範囲を請求した。

【００１５】Ｃ：０．１０〜０．３０質量％Ｃは、歯車に要求される心部硬さを確保する為には、少
なくとも０．１０質量％以上の添加が必要である。しか
し、その過剰な添加は、心部の硬さが上昇し過ぎ、かつ
心部の靭性を劣化させる。これを回避するためには上限
を０．３０質量％に限定する必要がある。従って、Ｃの
添加量は０．１０〜０．３０質量％の範囲とした。

【００１６】Ｓｉ：０．４０〜１．００質量％Ｓｉは本発明鋼において最も重要な元素である。すなわ
ち、Ｓｉは歯車等が転動中に到達すると思われる２００
〜２５０℃の温度域における軟化を小さくする元素であ
る。これらの効果を発揮するためには少なくとも０．４
０質量％以上の添加が必要である。しかし、その過剰な
添加は、浸炭層および心部の靭性を低下させるばかりで
なく、浸炭性を阻害したり、浸炭前の鋼材が硬くなり過
ぎることにより、冷鍛性や切削性を劣化させる。これを
回避するためには上限を１．００質量％に限定する必要
がある。従って、Ｓｉの添加量は０．４０〜１．００質
量％の範囲とした。

【００１７】Ｍｎ：０．３０〜１．５０質量％Ｍｎは、焼入性を確保する為に必要な元素であり、少な
くとも０．３０質量％以上の添加が必要である。しかし
ながら、その過剰な添加は浸炭前の鋼材が硬くなり過ぎ
ることにより、冷鍛性や切削性を劣化させる。これを回
避するためには上限を１．５０質量％に限定する必要が
ある。従って、Ｍｎの添加量は０．３０〜１．５０質量
％の範囲とした。

【００１８】Ｐ：０．０３５質量％以下Ｐはオーステナイト粒界に偏析して粒界を脆弱すること
により靭性や疲労強度を低下する元素であり、０．０３
５質量％を超えて含むとこのような弊害が顕著となる。
従って、Ｐの含有量は０．０３５質量％以下と限定し
た。

【００１９】Ｎｉ：０．００〜１．００質量％Ｎｉは本発明鋼において、Ｓｉについで後述するＭｏと
共に重要な元素である。すなわち、ＮｉはＭｏと同様に
浸炭層および心部の破壊靭性を向上させる元素である。
従って、Ｍｏが添加されていなければ添加する必要のあ
る元素である。しかし、Ｎｉは高価な元素であることか
ら、その過剰な添加は経済的な観点から望ましくなく、
また残留オーステナイトの形成を促進することにより表
面硬さが低下し、さらに、浸炭前の鋼材が硬くなり過ぎ
ることにより、冷鍛性や切削性を劣化させる。これを回
避するためには上限を１．００質量％に限定する必要が
ある。従って、Ｎｉの添加量は０．００〜１．００質量
％の範囲とした。

【００２０】Ｃｒ：０．３０〜１．５０質量％Ｃｒは、焼入性を確保する為に必要な元素であり、少な
くとも０．３０質量％以上の添加が必要である。しか
し、その過剰な添加は、浸炭前の鋼材が硬くなり過ぎる
ことにより、冷鍛性や切削性を劣化させる。これを回避
するためには上限を１．５０質量％に限定する必要があ
る。従って、Ｃｒの添加量は０．３０〜１．５０質量％
の範囲とした。

【００２１】Ｍｏ：０．００〜１．００質量％以下Ｍｏは本発明鋼において、Ｓｉについで前述したＮｉと
共に重要な元素である。すなわち、ＭｏはＮｉと同様に
浸炭層および心部の破壊靭性値を向上させる元素であ
る。従って、前述したＮｉが添加されていない場合は添
加する必要がある元素である。しかしながら、Ｍｏは高
価な元素であることからその過剰な添加は経済的な観点
から望ましくなく、かつ、浸炭前の鋼材が硬くなり過ぎ
ることにより、冷鍛性や切削性を劣化させる。これを回
避するためには上限を１．００質量％に限定する必要が
ある。尚、前述したＮｉが添加されていれば、あえて添
加する必要が無い場合もある。従って、Ｍｏの添加量は
０．００〜１．００質量％の範囲とした。

【００２２】Ａｌ：０．０１０〜０．０３５質量％ＡｌはＮと結合してＡｌＮを形成することによって、オ
ーステナイト結晶粒を微細化し、浸炭層および心部の靭
性を向上する。その効果を発揮する為には、少なくとも
０．０１０質量％以上の添加が必要である。しかし、そ
の過剰な添加は疲労強度に対して有害なＡｌ₂Ｏ₃介在物
の生成を助長する。これを回避するためには上限を０．
０３５質量％に限定する必要がある。従って、Ａｌの添
加量は０．０１０〜０．０３５質量％の範囲とした。

【００２３】Ｎｂ：０．００１〜０．０５０質量％Ｎｂは鋼中のＣ，Ｎと結合して炭窒化物を形成すること
によって、ＡｌＮと同様にオーステナイト結晶粒を微細
化し、浸炭層および心部の靭性を向上する。その効果を
発揮するためには、０．０１％以上の添加が必要であ
る。しかし、その過剰な添加は粗大な炭窒化物を形成、
析出し、浸炭層の靭性を低下させる。これを回避するた
めには上限を０．０５０質量％に限定する必要がある。
従って、Ｎｂの添加量は０．００１〜０．０５０質量％
の範囲とした。

【００２４】Ｏ：０．００１５質量％以下Ｏは、鋼中においては酸化物系介在物として存在し、疲
労強度を損なう元素である。従って、Ｏの上限を０．０
０１５質量％以下と規定した。

【００２５】Ｎ：０．００５０〜０．０２００質量％ＮはＡｌやＮｂと結合してＡｌＮ，ＮｂＮを形成し、オ
ーステナイト結晶粒をの微細化し、浸炭層および心部の
靭性を向上する。その効果を発揮する為には、少なくと
も０．００５０質量％以上の添加が必要である。しか
し、その過剰な添加は凝固時の鋼塊表面での気泡の発生
や鋼材の鍛造性を劣化させる。これを回避するためには
上限を０．０２００質量％に限定する必要がある。従っ
て、Ｎの添加量は０．００５０〜０．０２００質量％の
範囲とした。

【００２６】Ｎｉ＋Ｍｏで示されるパラメーター：０．
３０質量％以上２．００％以下ＮｉおよびＭｏは該当す
るそれぞれの項で記したように、Ｓｉ添加量の増量によ
り低下した浸炭層および心部の破壊靭性値を向上させる
元素であり、少なくともＮｉ＋Ｍｏで示されるパラメー
ターが０．３０質量％以上の添加が必要である。しか
し、Ｎｉ、Ｍｏは高価な元素であることから、その過剰
な添加は経済的な観点から望ましくなく、かつ浸炭前の
鋼材が硬くなり過ぎることにより、冷鍛性や切削性を劣
化させる。このために、上限を２．００質量％に限定す
る必要がある。

【００２７】Ｃｕ：０．０１〜０．５０質量％Ｃｕは４００〜６００℃といった比較的高い温度域にお
いて析出硬化が期待できる元素である。従って、歯面あ
るいは転動面の温度が著しく上昇する過酷な使用状況が
想定される場合や、航空機材料のようにジェット推進機
やタービン近傍の高温環境で使用される場合には添加す
べきである。その効果を発揮するためには、０．０１％
以上の添加が必要である。しかし、その過剰な添加は熱
間脆性を増長し、かつ、浸炭性を阻害する。これを回避
するためには上限を０．５０質量％に限定する必要があ
る。従って、Ｃｕの添加量は０．０１〜０．５０質量％
の範囲とした。

【００２８】Ｖ：０．０１〜０．５０質量％Ｖは浸炭温度近傍の比較的低い温度においても炭化物を
形成し、浸炭層の硬さを向上すると同時に焼入性を向上
する元素である。その効果を発揮するためには、０．０
１％以上の添加が必要である。しかしながら、その過剰
な添加は、浸炭層の靭性を劣化させ、また、Ｖは高価な
元素であることから経済的な観点から望ましくなく、か
つ、浸炭前の鋼材が硬くなり過ぎることにより、冷鍛性
や切削性を劣化させる。これを回避するためには上限を
０．５０質量％に限定する必要がある。従って、Ｖの添
加量は０．０１〜０．５０質量％の範囲とした。

【００２９】Ｔｉ：０．００５〜０．０５０質量％以下Ｔｉは鋼中のＮが後述するＢと結合してＢＮを生成しＢ
の焼入性向上効果を劣化させることを防止する為に添加
する元素である。その効果を発揮するためには０．００
５％以上の添加が必要である。しかし、多量に添加する
と大型のＴｉＮを生成し疲労破壊の起点となる可能性が
ある為、上限を０．０５０質量％に限定する必要があ
る。従って、Ｔｉの添加量は０．００５〜０．０５０質
量％の範囲とした。

【００３０】Ｂ：０．０００５〜０．００５０質量％Ｂは、浸炭前の鋼材の冷鍛性や切削性を劣化させること
なく、焼入性を向上する元素である。従って、そのよう
な効果を必要とする場合には添加すべきである。その効
果を発揮するためには０．０００５質量％以上の添加が
必要である。しかし、０．００５０質量％を超えて添加
してもその効果が飽和するとともに、熱間加工性を劣化
するために、上限を０．００５０質量％に限定する必要
がある。従って、Ｂの添加量は０．０００５〜０．００
５０質量％の範囲とした。

【００３１】Ｓ：０．００５〜０．０５０質量％Ｓは大部分は硫化物系介在物として鋼中に存在し、歯車
のように切削加工により成形される部品では、被削性の
向上に有効な元素である。そのためには少なくとも０．
００５質量％以上の添加が必要である。しかし、その過
剰な添加は、疲労強度低下を招く要因となる。これを回
避するためには上限を０．０５０質量％に限定する必要
がある。従って、Ｓの添加量は０．００５〜０．０５０
質量％の範囲とした。

【００３２】Ｐｂ：０．０１〜０．０９質量％ＰｂはＳの単独添加に加えて、より被削性を向上させる
元素である。その効果を発揮するためには少なくとも
０．０１質量％以上の添加が必要である。しかし、その
過剰な添加は、疲労強度低下を招く要因となる元素であ
る。また、０．０１質量％以上ではＰｂの取扱い上、集
塵装置、方法等の法的な規制を受ける。これを回避する
ためには上限を０．０９質量％に限定する必要がある。
従って、Ｐｂの添加量は０．０１〜０．０９質量％の範
囲とした。

【００３３】Ｂｉ：０．０４〜０．２０質量％ＢｉはＳの単独添加に加えて、より被削性を向上させる
元素である。その効果を発揮させるためには少なくとも
０．０４質量％以上の添加が必要である。しかし、その
過剰な添加は、靭性を低下させる。これを回避するため
には上限を０．２０質量％に限定する必要がある。従っ
て、Ｂｉの添加量は０．０４〜０．２０質量％の範囲と
した。

【００３４】Ｔｅ：０．００２〜０．０５０質量％ＴｅはＳの単独添加に加えて、より被削性を向上させる
元素である。その効果を発揮させるためには少なくとも
０．００２質量％以上の添加が必要である。しかし、そ
の過剰な添加は、熱間脆性を生ずる。これを回避するた
めには上限を０．０５０質量％に限定する必要がある。
従って、Ｔｅの添加量は０．００２〜０．０５０質量％
の範囲とした。

【００３５】Ｚｒ：０．０１〜０．２０質量％ＺｒはＳの単独添加に加えて、より被削性を向上させる
元素である。その効果を発揮するためには少なくとも
０．０１質量％以上の添加が必要である。しかし、その
過剰な添加は、靭性を低下させる。これを回避するため
には上限を０．２０質量％に限定する必要がある。従っ
て、Ｚｒの添加量は０．０１〜０．２０質量％の範囲と
した。

【００３６】Ｃａ：０．０００１〜０．０１００質量％Ｃａは、Ｓの単独添加に加えて、より被削性を向上させ
る元素である。そのためには少なくとも０．０００１質
量％以上の添加が必要である．しかし、その過剰な添加
は、靭性を低下させる。これを回避するためには上限を
０．０１００質量％に限定する必要がある。従って、Ｃ
ａの添加量は０．０００１〜０．０１００質量％の範囲
とした。

【００３７】

【発明の実施の形態】次に、具体的な実施例を挙げて、
本発明を更に詳細に説明する。表２には以上の知見を基
にして実炉で溶製した発明鋼とそれらと対比するための
比較鋼の化学成分を示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】ここで発明鋼Ａはボロン無添加であり、発
明鋼Ｂはボロン添加鋼である。また、比較鋼ＩはＪＩＳ
のＳＮＣＭ４２０Ｈであり、比較鋼ＨはＪＩＳのＳＣＭ
４２０ＨをベースにＳｉ含有量を増量した鋼である。

【００４０】これらの鋼について、ローラー・ピッチン
グ疲労試験と浸炭衝撃試験を実施し、それらのピッチン
グ疲労寿命と浸炭衝撃強度を評価した。図７には、ロー
ラー・ピッチング疲労試験機の概要を示す。ここで１は
試験片、２は負荷ローラー、３，４は噛み合い歯車、５
は軸受け、６はカップリング、７は伝達ベルト、８はモ
ーターである。図８はローラー・ピッチング疲労試験片
の形状、図９はローラー・ピッチング疲労試験機の負荷
ロ一ラーの形状を示す。

【００４１】先ず、発明鋼と比較鋼を３０ｍｍφに熱間
鍛造後、焼準後、図８に示すローラー・ピッチング疲労
試験片と図２に示す浸炭衝撃用試験片を５本づつ作成し
た。次に、これらの試験片を図３に示す条件で、浸炭焼
入れ−焼戻し処理を実施した。

【００４２】ロ一ラーピッチング疲労試験片について
は、表３に示す条件でローラーピッチング疲労試験を実
施し、ピッチング疲労寿命を求めた。浸炭衝撃用試験片
については、シャルピー衝撃試験を実施し、浸炭衝撃強
度を求めた。表４に、これらの結果を示す。ローラー・
ピッチング疲労試験については、転動回数２０．００×
１０⁶まで実施し、ピッチングが発生しなかった場合は
試験終了とした。図１０には、表４の結果をまとめた。

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】これから、発明鋼Ａおよび発明鋼Ｂともピ
ッチング疲労寿命は２０．００×１０⁶以上であり、か
つ、浸炭衝撃強度が３０Ｊ／ｃｍ²以上であることがわ
かる。一方、比較鋼Ｉについては、浸炭衝撃強度は３０
Ｊ／ｃｍ²以上であるが、ピッチング疲労寿命が短く、
また、比較鋼Ｈは、ピッチング疲労寿命は良好なものの
浸炭衝撃強度が低いことがわかる。従って、発明鋼はピ
ッチング疲労強度が高く、かつ、衝撃強度が高いことが
確認された。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明により、鋼の化学
成分を鋼整することだけで、ピッチング疲労強度の向上
と共に衝撃強度も向上することができ、発明が解決しよ
うとする課題を解決できる。

【００４７】従って、本発明の効果としては、現状の製
造工程においても、浸炭歯車の小型、軽量化が可能とな
り、また、同じ形状、寸法でもより高出力化が可能とな
り、歯車類を使用する産業界において、コストの低減と
信頼性の向上に広く貢献することが挙げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼戻し硬さ評価用の試験片形状の説明図であ
る。

【図２】浸炭衝撃強度評価用の試験片形状の説明図であ
る。

【図３】浸炭焼入れ−焼戻し処理条件の説明図である。

【図４】焼戻し硬さとＳｉ含有量との関係を示すグラフ
である。

【図５】浸炭衝撃強度とＳｉ含有量との関係を示すグラ
フである。

【図６】浸炭衝撃強度と焼戻し硬さとの関係を示すグラ
フである。

【図７】ローラー・ピッチング疲労試験機の概要を示す
図である。

【図８】ローラー・ピッチング疲労試験片の形状の説明
図である。

【図９】ロ−ラー・ピッチング疲労試験機の負荷ローラ
ーの形状の説明図である。

【図１０】ピッチング疲労寿命と浸炭衝撃強度との関係
を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量パーセントで、Ｃ＝０．１０〜０．３０％、Ｓｉ＝０．４０〜１．００％、Ｍｎ＝０．３０〜１．５０％、Ｐ＝０．０３５％以下、Ｓ＝０．００５〜０．０５０％、Ｎｉ＝０．００〜１．００％、Ｃｒ＝０．３０〜１．５０％、Ｃｕ＝０．０１〜０．５０％、Ｍｏ＝０．００〜１．００％、Ａｌ＝０．０１０〜０．０３５％、Ｎｂ＝０．００１〜０．０５０％、Ｎ＝０．００５０〜０．０２００％、Ｏ＝０．００１５％以下、を含有し、さらに、Ｍｏ＋Ｎｉで示されるパラメーター
が０．３０％以上２．００％以下で、残部Ｆｅ並びに不
可避的不純物元素からなることを特徴とする浸炭および
浸炭窒化用鋼。
【請求項２】さらに、質量パーセントで、Ｖ＝０．０１〜０．５０％、Ｔｉ＝０．００５〜０．０５０％、Ｂ＝０．０００５〜０．００５０％、のうちから１種または２種以上を含有している請求項１
記載の浸炭および浸炭窒化用鋼。
【請求項３】さらに、被削性を向上する元素として質
量％で、Ｐｂ＝０．０１〜０．０９％、Ｂｉ＝０．０４〜０．２０％、Ｔｅ＝０．００２〜０．０５０％、Ｚｒ＝０．０１〜０．２０％、Ｃａ＝０．０００１〜０．０１００％のうちから１種または２種以上を含有している請求項１
又は請求項２に記載の浸炭および浸炭窒化用鋼。